一种LED芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种LED芯片及其制作方法，该LED芯片从下至上依次包括以下各层：外延片、改性ITO透明导电层和顶层；其中，所述外延片上表面为P‑GaN层；所述改性ITO透明导电层为等离子体轰击处理后的ITO透明导电层。其通过对P‑GaN层和ITO透明导电层进行改性，提高了P型电极及ITO透过导电层的“空穴”注入效率，从而降低了LED芯片正向电压和提升LED芯片亮度；同时提高了P型电极与ITO透明导电层的结合力。

【技术实现步骤摘要】
一种LED芯片及其制作方法
本专利技术涉及光电子
，具体涉及一种LED芯片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(Light-EmittingDiode，简称LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。随着第三代半导体技术的蓬勃发展，半导体照明以节能、环保、亮度高、寿命长等优点，成为社会发展的焦点，也带动了整个行业上中下游产业的快速发展。ⅢA-VA族化合物半导体材料是当前主流的用于制作LED芯片的半导体材料，其中以氮化镓基材料和铝镓铟磷基材料最为普遍。传统的P型ⅢA-VA族化合物半导体材料的电流扩展性能较差，为了使电流能够均匀的注入发光层，通常的做法是在P型ⅢA-VA族化合物半导体材料层上添加一层透明导电层。ITO(纳米铟锡金属氧化物)薄膜具有高的穿透率和低的面电阻率，广泛应用于LED领域，作为LED芯片工艺中的透明导电层。ITO和P-GaN之间存在功函数差异，其中ITO约为4.7eV，P-GaN约为7.2eV，使得ITO透明导电层作为P-GaN层的电流扩散层会产生巨大的接触势垒。P型电极金属与ITO透明导电层的互溶性差。ITO透明导电层与P型半导体层、P型电极之间存在接触界面。这些接触界面对LED芯片的正向电压、LED芯片发光效率影响较大。P型电极金属在ITO透明导电层上的结合力差，目前产品电极脱落导致故障的概率约在1％～3％，这一数量在大批量生产过程中，造成较大的经济损失。因此，需要一种新的LED芯片及其制作方法，该芯片的发光效率高及P型电极与透明导电层结合力好。专利
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题为：一种LED芯片，该芯片的发光效率高及P型电极与透明导电层结合力好。本专利技术要解决的第二个技术问题为：上述LED芯片的制作方法。为解决上述第一个技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种LED芯片，从下至上依次包括以下各层：外延片、改性ITO透明导电层和顶层；其中，所述外延片上表面设有P-GaN层；所述改性ITO透明导电层为等离子体轰击处理后的ITO透明导电层。P型电极的金属蒸发镀膜时，在真空环境下，先使用等离子体轰击基底表面，再蒸镀P型电极的金属。调整合适的等离子体轰击工艺，破坏了ITO透明导电层表面的晶体结构，降低了蒸镀的金属原子团与ITO透明导电层表面的界面能，使蒸镀的金属原子团与ITO透明导电层表面的原子发生了键合。又增加了ITO透明导电层表面粗糙度，使蒸镀的金属原子团与ITO透明导电层表面的接触面积增加。提高了P型电极的“空穴”注入效率，降低了LED芯片正向电压，提升LED芯片亮度。提高了P电极与透明导电层的结合力。根据本专利技术的一些实施方式，所述P-GaN层为等离子体轰击处理后的改性P-GaN层。ITO透明导电层沉积时，在真空环境下，先使用等离子体轰击基底表面，再沉积ITO透明导电层。调整合适的等离子体轰击工艺，破坏了P-GaN层表面的晶体结构，降低了ITO透明导电层与P-GaN层表面的界面能，使沉积的ITO原子团与P-GaN层表面的原子发生了键合。又增加了P-GaN层表面的粗糙度，使沉积的ITO原子团与P-GaN层表面的接触面积增加。提高了ITO透明导电层的“空穴”注入效率，降低了LED芯片正向电压，提升了LED芯片亮度。根据本专利技术的一些实施方式，所述LED芯片分为P区(Ⅰ)和N区(Ⅱ)。根据本专利技术的一些实施方式，所述外延片由下至上依次由以下各层构成：衬底、缓冲GaN层、N-GaN层和量子阱层。根据本专利技术的一些实施方式，所述外延片上表面部分区域为所述P-GaN层，剩余部分区域为所述N-GaN层。根据本专利技术的一些实施方式，所述顶层由以下各层构成：钝化层、P型电极和N型电极。根据本专利技术的一些实施方式，所述钝化层蚀刻有延伸至所述改性ITO透明导电层的P区电极槽，所述钝化层蚀刻有延伸至所述N-GaN层的N区电极槽。根据本专利技术的一些实施方式，所述P型电极与所述改性ITO透明导电层相连。根据本专利技术的一些实施方式，所述N型电极与所述N-GaN层相连。根据本专利技术的一些实施方式，所述P型电极为Cr、Ni、Al、Ti、Ag、Pt和Au中至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，所述N型电极为Cr、Ni、Al、Ti、Ag、Pt和Au中至少一种。根据本专利技术实施方式的一种LED芯片，至少具备如下有益效果：本专利技术的LED芯片通过使用等离子体轰击ITO透明导电层，再蒸镀P型电极的金属。破坏了ITO透明导电层表面的晶体结构，降低了蒸镀的金属原子团与ITO透明导电层表面的界面能，使蒸镀的金属原子团与ITO透明导电层表面的原子发生了键合；又增加了ITO透明导电层表面粗糙度，使蒸镀的金属原子团与ITO透明导电层表面的接触面积增加；提高了P型电极的“空穴”注入效率，从而降低了LED芯片正向电压、提升LED芯片亮度；同时提高了P型电极与ITO透明导电层的结合力。为解决上述第二个技术问题，本专利技术提供的技术方案为，上述LED芯片的制作方法，包括以下步骤：S1、取一外延片，所述外延片自下而上依次包括：衬底、缓冲GaN层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层；S2、在所述外延片表面沉积ITO透明导电层；S3、表面图形化；S4、沉积钝化层；S5、蒸镀P型电极和N型电极：在真空环境下，先使用等离子体轰击所述ITO透明导电层表面，再蒸镀P型电极和N型电极；蒸镀完成后进行电极图形化；S6、退火；S7、制片：减薄、切割和检验后，制得所述LED芯片。根据本专利技术的一些实施方式，所述外延片需清洗。根据本专利技术的一些实施方式，所述清洗为超声清洗。通过超声波清洗技术去除表面的有机杂质和金属离子。根据本专利技术的一些实施方式，所述超声清洗的清洗剂为H2SO4溶液、H2O2溶液、氢氟酸溶液、盐酸和氨水中的至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，所述超声清洗的清洗剂为H2SO4溶液、H2O2溶液和H2O的混合溶液；优选地，所述H2SO4溶液的质量浓度约为98％；优选地，所述H2O2溶液的质量浓度为30％～40％；优选地，所述H2SO4溶液、H2O2溶液和H2O的体积比为2～10:1:1。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S2还包括在沉积前对外延片进行改性处理的操作：在真空环境下，先使用等离子体轰击所述外延片表面，对所述外延片表面的P-GaN层进行改性；优选地，真空环境的压强为7.5×10-5Torr～7.5×10-4Torr；优选地，所述等离子体为氩气；优选地，所述等离子体轰击过程中工艺参数如下：放电电压为100V～200V；放电电流为2A～6A；放电时间为10s～50s。根据本专利技术的一些实施方式，所述ITO透明导电层的沉积方式为电子枪蒸镀、磁控溅射和RPD(反应等离子沉积)中的至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，所述ITO透明导电层的沉积源为In2O3与SnO2的混合物。根据本专利技术的一些实施方式，所述ITO透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED芯片，其特征在于：从下至上依次包括以下各层：外延片、改性ITO透明导电层和顶层；/n其中，所述外延片上表面设有P-GaN层；/n所述改性ITO透明导电层为等离子体轰击处理后的ITO透明导电层。/n

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片，其特征在于：从下至上依次包括以下各层：外延片、改性ITO透明导电层和顶层；
其中，所述外延片上表面设有P-GaN层；
所述改性ITO透明导电层为等离子体轰击处理后的ITO透明导电层。


2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于：所述P-GaN层为等离子体轰击处理后的改性P-GaN层。


3.根据权利要求1或2所述的LED芯片，其特征在于：所述外延片由下至上依次包括以下各层构成：衬底、缓冲GaN层、N-GaN层和量子阱层；其中，所述外延片上表面部分区域为所述P-GaN层，剩余部分区域为所述N-GaN层。


4.根据权利要求3所述的LED芯片，其特征在于：所述顶层由以下各层构成：钝化层、P型电极和N型电极；其中，所述钝化层蚀刻有延伸至所述改性ITO透明导电层的P区电极槽，所述钝化层蚀刻有延伸至所述N-GaN层的N区电极槽。


5.一种制作如权利要求4所述的LED芯片的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、取一外延片，所述外延片自下而上依次包括：衬底、缓冲GaN层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层；
S2、在所述外延片表面沉积ITO透明导电层；
S3、表面图形化；
S4、沉积钝化层；
S5、蒸镀P型电极和N型电极：在真空环境下，先使用等离子体轰击所述ITO透明导电层表面，再蒸镀P型电极和N型...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明飞，刘永成，王金科，郭梓旋，
申请(专利权)人：长沙壹纳光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43